Vapor phase growth and properties of mixed layered Pb1-xCdxI2  semiconductors

О.В. Рибак; М.В. Чекайло; Н.Т. Покладок

doi:10.15330/pcss.23.2.311-316

Автор(и)

О.В. Рибак Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
М.В. Чекайло Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна
Н.Т. Покладок Національний університет "Львівська політехніка", Львів, Україна

DOI:

https://doi.org/10.15330/pcss.23.2.311-316

Ключові слова:

кристали Pb1-xCdxI2, парова фаза, тверді розчини, політип, рентгеноструктурне дослідження, спектри поглинання

Анотація

Кристали Pb_1-xCd_xI₂ (х=0,1; 0,9) одержані кристалізацією з парової фази в закритій системі при тиску парів надстехіометричнного йоду. Сплав CdI₂ i PbI₂ використовували як джерело випаровування. У результаті рентгеноструктурних досліджень встановлено, що одержані кристали належать до 4Н-політипу, просторова група симетрії P6₃mc. Визначені параметри гратки і об’єм елементарної комірки кристалів: для Pb_0.9Cd_0.1I₂ a = 4,529 Å, c = 13,96 Å, V = 247,9 Å³; для Pb_0.1Cd_0.9I₂ a = 4.258 Å, c = 13.70 Å, V = 215.0 Å³. Морфологія кристалів твердих розчинів Pb_1-xCd_xI₂ досліджена методом скануючої електронної мікроскопії. Вирощені світло-оранжеві кристали Pb_0.9Cd_0.1I₂ мають форму пластин і стрічок, поверхня яких скульптурована фігурами росту. Прозорі змішані кристали Pb_0.1Cd_0.9I₂ вирощені з парової фази лише у формі пластин. Досліджені спектральні залежності оптичного поглинання кристалів Pb_1-xCd_xI₂ при кімнатній температурі. За спектрами поглинання визначені оптичні ширини заборонених зон вирощених кристалів за допомогою співвідношення Тауца.

Посилання

A.P. Bukivskii, Y.P. Gnatenko, Y.P. Piryatinskii, R.V. Gamernyk, Nature of Radiative Recombination Processes in Layered Semiconductor PbCdI2 Nanostructural Scintillation Material, Journal of Luminescence 185, 83 (2017); https://doi.org/10.1016/j.jlumin.2016.12.054.

A.P. Bukivskii, Y.P. Gnatenko, Y.P. Piryatinski, I.V. Fesych, V.V. Lendel, V.M Tkach., P.M. Bukivskij, Nature of Radiative Recombination Processes in Layered Heterogeneous PbCdI2 Thick Films: Promising Scintillator Materials, Advances in Condensed Matter Physics 2018, 1 (2018); https://doi.org/10.1155/2018/2762369.

S.S. Novosad, I.M. Matviishin, I.S. Novosad, O.S. Novosad, Spectral and kinetic characteristics of CdI2 and CdI2:Pb scintillators, Journal of Applied Spectroscopy 75(6), 826 (2009); htpps:// doi.org/10.1007/s10812-009-9124-z.

S. Al Faify, M. Shkir, Facile one pot Synthesis of Novel pure and Cd Doped PbI2 Nanostructures for Electro-optic and Radiation Detection Applications, Optical Materials 88, 417 (2019); https://doi.org/10.1016/j.optmat.2018.11.054.

I.V. Kityk, O.V. Rybak, Ya.M. Bilyi, A. Putsek, Magnetoinduced phenomena of CHG in crystals PbI2, Ukrainian Journal of Physics 43(2), 245 (1998).

M. Ueta, H. Kanzaki, K. Kobayashi, E. Toyozawa, E. Hanamura, Excitonic Processes in Solids (Springer-Verlag, Berlin, 1986).

B. Kumar, N. Sinha, Micromorphology of pure and PbI2-doped CdI2 dendritic single crystals, Crystal Research and Technology 40(9), 887 (2005); https://doi.org/10.1002/crat.200410451.

O.V. Rybak, I.V. Kurilo, Mass Transport in the PbI2-I2 System, Inorganic Material 38(8), 854 (2002); https://doi.org/10.1023/A:1019795215165.

O.V. Rybak, I.V. Semkiv, M.V. Chekailo, Growth and properties of Cd-doped PbI2 crystals, Journal of nano- and electronic physics 12(1), 01019 (2020); https://doi.org/110.21272/jnep.12(1).01019.

P.A. Beckmann, A review of polytypism in lead iodide, Crystal Research and Technology 45(5), 455 (2010); https://doi.org/110.1002/crat.201000066.

G.C. Trigunayat, A survey of the phenomenon of polytypism in crystals, Solid State Ionics 48(1-2), 3 (1991); https://doi.org/10.1016/0167-2738(91)90200-U.

H. Kaur, Challenges in the Study of Polytypism in MX2 Compounds, Advances in Applied Science Research, 5(1), 259 (2014).

Information card for entry 9009138, Crystallography Open Database [Crystal structure information for CdI2] (2013); http://www.crystallography.net/cod/9009138/html.

Information card for entry 9009140, Crystallography Open Database [Crystal structure information for PbI2] (2016); http://www.crystallography.net/cod/9009140/html.

O.G. Kozlova, Morfologo-geneticheskii analiz kristallov (MGU Press, Moskva, 1991).

I.V. Kurilo, O.V. Rybak, Effect of Growth Conditions on the Morphology and Structural Perfection of Vapor-Grown PbI2 Crystals, Inorganic Material 38(3), 288 (2002); https://doi.org/10.1023/A:1014787220190.

D.Y. Lin, B.C. Guo, Z.Y. Dai, C.F. Lin, H.P. Hsu, PbI2 Single Crystal Growth and Its Optical Property Study, Crystals 9(11), 598 (2019); https://doi.org/10.3390/cryst9110589.

D. Sharma, P. Gaur, B.P. Malik, N. Singh, A. Gaur, Intensity Dependent Nonlinear Absorption in Direct and Indirect Band Gap Crystals under Nano and Picosecond Z-Scan, Optics and Photonics Journal 2(2), 98 (2012); https://doi.org/10.4236/opj.2012.22013.